大学物理动生电动势和感生电动势

10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应SSdB引起磁通量变化的两种情况：不随时间变化，而由闭合回路的整体或部分在恒定磁场中运动而产生的电动势－动生电动势B闭合回路的任一部分在磁场中都不运动，而由随时间变化而产生的电动势－感生电动势BvabcdBSN10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应+++++ABBAUU+++++-----外电路：正电荷在静电场力的作用下从高电势向低电势运动。内电路：正电荷在非静电力的作用下从低电势向高电势运动。+kF补充：电动势(electromotiveforce)的概念10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应非静电力kkEqF为非静电场的场强kE_kdlE电源的电动势是描述电源非静电力做功本领的物理量电源的电动势：在电源内将单位正电荷从负极移动到正极的过程中非静电力所作的功+++++ABBAUU+++++-----+kF方向：BA10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应+++++++++++++++++++++++++++++++++++vBab一动生电动势动生电动势的非静电力场来源洛伦兹力-f--++eFBefv)(平衡时keEeFfBefEvklBbad)(vlEdk动生电动势的公式（一）公式的来源10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应一般情况dl上的动生电动势ldBvd)(整个导线L上的动生电动势LldBvd)(导线是曲线,磁场为非均匀场。导线上各长度元上的速度、各不相同dlvB10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应此式为动生电动势公式，也是发电机发电的最基本公式。LldBv)(10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应（二）动生电动势的计算dtmdLldBv)(均匀磁场非均匀磁场计算动生电动势分类方法平动转动10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应步骤：约定右旋1）2）求磁通dtmd3）根据公式计算说明与相反实则若结果,0baldBv)(1）取线元，并规定其方向dl2）写出ldBvd)(3）确定积分范围，并积分说明与相反实ld则若结果,010-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应例1一矩形导体线框，宽为l，与运动导体棒构成闭合回路。如果导体棒以速度v作匀速直线运动，求回路内的感应电动势。解:lbavbalBvd)(llvB0dvBl电动势方向ab方法一：均匀磁场平动ldBv10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应方法二：根据电磁感应定律解lbavvtdtdBlv电动势方向ab经过时间t：Blvt010-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应LBvOP例2已知:L,,B,v求:ld)Bv(d)cos(dlsinvB009090dlsinBvdlsinBvsinBvLldBv解：取线元，方向：OP。ld10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应LBvsinBvL特例BvBv0BvL10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应v例3一直导线CD在一无限长直电流磁场中作切割磁力线运动。求：动生电动势。abIxdxBvxdBvd)(000180cos90sin2dxxIvdxxvI20baaxdxvI20abalnvI20CD解：方法一方向CD非均匀磁场平动0x10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应方法二abISSdB作辅助线，形成闭合回路CDEFabaIxln20dtdidtdxabaI)ln2(0abalnIv20方向CDvbaaxdrrI20rdrXOCDEF10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应思考：SdBdxdrrI20dtdabICD)O(EFXvrdrdtxdrrI20做法对吗？？？dtdi通量应为穿过闭合回路的磁10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应均匀磁场转动例4如图，长为L的铜棒在磁感应强度为B的均匀磁场中，以角速度绕O轴转动。求：棒中感应电动势的大小和方向。AOBv取微元ld)Bv(ddlBlBvdl180cosLdlBld0221LB方向OA解：方法一ldlBv10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应AOBv方法二作辅助线，形成闭合回路OACOSmSdBSBdSOACOBS221LBCdtdidtdBL221221LB负号表示方向沿AOCAOC、CA段没有动生电动势10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应问题把铜棒换成金属圆盘，中心和边缘之间的电动势是多少？221RBU无数铜棒一端在圆心，另一端在圆周上。BoRo10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应思路：OPrvBZ例5.匀强磁场B，导体棒OP绕OZ轴旋转，角速度,OP=b，为已知OZ轴∥。求PO两端的电势差？Bld)Bv(ddlvBcosldrBsin22221sinsinlBdllBBv10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应例有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁力线运动。已知：求：动生电动势。RvB.R,B,vab0i作辅助线，形成闭合回路RBvab2半圆方向：ba解：方法一课堂练习10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应Bvld)Bv(dcosdlsinvB09022dcosvBRRvB2Rddl有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁力线运动。已知：求：动生电动势。.R,B,v解：方法二RvBabldd方向：ba10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应二感生电动势（阅读）1、感生电动势由于磁场发生变化而激发的电动势GNS是什么力使电荷运动而在电路中产生电流的呢？？？电场力不存在不存在洛仑兹力只可能是一种新型的电场力10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应1861年，麦克斯韦提出了感生电场的假设变化的磁场在周围空间要激发电场，称为感生电场。感生电流的产生就是这一电场作用于导体中的自由电荷的结果。感生电场充当着产生感应电动势的非静电力。闭合回路中的感生电动势tΦlELdddk10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应闭合回路中的感生电动势tΦlELdddkSSBΦdSLSBtlEddddkSLStBlEddddkS不变SStBddd揭示了电场和磁场是相互联系的。10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应式中负号表示感生电场与磁场增量的方向成左手螺旋关系。SLStBlEddddktB感EdtBd是面元ds处磁感应强度随时间的变化率只要存在变化的磁场，就一定有感生电场10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应0dddktΦlEL感生电场是非保守场和均对电荷有力的作用.kE静E感生电场和静电场的对比0dLlE静静电场是保守场静电场由电荷产生；感生电场是由变化的磁场产生.10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应例：将磁铁插入非金属环中，环内有无感生电动势？有无感应电流？VNS而无感生电流。解：有感生电动势存在。SLStBlEddddk10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应2．将形状完全相同的铜环和木环静止放置，并使通过两环面的磁通量随时间的变化率相等，则不计自感时(A)铜环中有感应电动势，木环中无感应电动势．(B)铜环中感应电动势大，木环中感应电动势小．(C)铜环中感应电动势小，木环中感应电动势大．(D)两环中感应电动势相等。只要存在变化的磁场，哪怕不存在导体回路，也一定有感生电场产生10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应电子感应加速器是利用涡旋电场来加速电子的一种设备。四.电子感应加速器线圈铁芯电子束环形真空管道真空室内激发涡旋电场10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应利用涡旋电场对电子进行加速涡F涡Ef电子束电子枪靶10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应导体dtBd当大块导体放在变化的磁场中，在导体内部会产生感应电流，由于这种电流在导体内形成闭合回路，故称为涡电流。SLStBlEddddk五涡电流10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应涡电流或涡流这种交变电流集中于导体表面的效应——趋肤效应涡电流的应用利用涡电流进行加热1.高频感应电炉与电磁灶的原理高频电流交变磁场涡旋电场涡电流热效应炼金属10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应电磁炉：交变磁场作用于金属锅底，产生大量涡流冶金炉：把难溶金属放在陶瓷坩锅中，套在坩锅外的线圈中通交流电2.电磁阻尼摆涡电流的弊热效应过强、温度过高，易破坏绝缘，损耗电能，还可能造成事故10-2动生电动势和感生电动势第十三章电磁感应减少涡流1、选择高阻值材料2、多片铁芯组合（硅钢、矽钢等）